JPH0880043A - 電力用半導体装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子を温度的に確実に保護するととも
に、冷却系の補機電力また冷却水量の低減を可能とする
電力用半導体装置の冷却装置を得ることを目的とする。 【構成】 冷却フィン９の温度を検出する第１および第
２の温度検出器１８、１９、第１の温度検出器１８から
の検出信号に基づき純水循環ポンプ１４の回転数を駆動
制御する第１のインバータ２０、および第２の温度検出
器１９からの検出信号に基づき外水ポンプ１６の回転数
を駆動制御する第２のインバータ２１を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は電力用インバータ装置
やコンバータ装置等の電力用半導体装置の冷却装置に係
り、特に１次、２次冷却水系を備えた冷却装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より発熱容量の大きい設備の冷却装
置として冷却水を使用した冷却方式が多用されている。
水冷式冷却装置は、比較的小形で大きな冷却能力が得ら
れ、また、風冷式等に比較して騒音が低くなる等の長所
を有している。しかし、多量の冷却水が必要となり、ま
た、冷却水を循環させるポンプ補機が必要となる。この
ため、冷却水量や補機電力の抑制が常に課題となる。

【０００３】例えば、株式会社電気書院昭和６２年３月
発行「インバータ応用マニュアル」Ｐ．３８６〜３８８
には、ショーケースの冷却に使用されるクーリングタワ
ーの冷却水ポンプをインバータで駆動することにより、
補機の省電力化を図る方式が記載されている。これは、
冷却対象設備の負荷変動に着目し、軽負荷時には設備の
発生熱量も減少することから、この発生熱量に応じてポ
ンプの回転数をインバータで制御することにより、補機
電力を常に必要限度内にとどめて省電力化を実現すると
いうものである。そして、この場合、発生熱量の変動
は、冷却水の温度を検出し、この水温の変化から判断し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、冷却水
を利用した冷却装置において、その冷却水を循環するた
めのポンプをインバータで駆動することにより、補機電
力を抑制する技術は従来から知られている。一方、サイ
リスタ、パワートランジスタ、ＧＴＯ等の半導体スイッ
チング素子を利用したインバータ装置やコンバータ装置
等各種電力用半導体装置の普及は著しく、特に大容量の
設備等においては、既述した理由等により冷却水を使用
した方式が採用される場合があり、同じく補機の省電力
化等の要請がある。

【０００５】しかるに、このような電力用半導体装置の
冷却装置において、上記省電力化の要請に応えるため、
上述した公知の方式を採用すると以下のような問題点が
あった。即ち、循環用ポンプの駆動電源であるインバー
タは、比較的熱容量が大きい冷却水の水温を基準にその
出力周波数が制御されることになる。これに対し、冷却
対象である半導体素子の内部温度上昇の負荷変動に対す
る応答速度は極めて速く、しかも、半導体素子はその材
料特性上からその許容温度を越えると極めて短時間に破
壊に至る。

【０００６】従って、負荷変動に対して比較的緩やかに
変化する冷却水温を基準に制御されるインバータにより
循環用ポンプを駆動するという従来の方式をそのまま電
力用半導体装置に適用すると、その半導体素子が許容温
度を越える場合が生じ得る。

【０００７】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、半導体素子を温度的に確実に保
護するとともに、冷却系の補機電力また冷却水量の低減
を可能とする電力用半導体装置の冷却装置を得ることを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る電力用半導体装置の冷却装置は、内部に１次冷却水路
が形成され電力半導体装置の半導体素子と接触して上記
半導体素子の冷却を行う冷却フィン、上記１次冷却水と
２次冷却水との間で熱交換を行う熱交換器、上記冷却フ
ィンの１次冷却水路と上記熱交換器の１次冷却水路とを
連通する１次冷却水配管路に挿入された１次冷却水循環
ポンプ、上記熱交換器の２次冷却水路に２次冷却水を供
給する２次冷却水配管路に挿入された２次冷却水ポン
プ、上記冷却フィンの温度を検出する温度検出器、およ
び上記２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上記温度検
出器からの検出信号に基づき上記２次冷却水ポンプの回
転数を駆動制御するインバータを備えたものである。

【０００９】また、請求項２に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、内部に１次冷却水路が形成され電力半導体
装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を行
う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で熱
交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路と
上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水配
管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換器
の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配管
路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの温
度を検出する温度検出器、上記１次冷却水循環ポンプの
電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基づ
き上記１次冷却水循環ポンプの回転数を駆動制御する第
１のインバータ、および上記２次冷却水ポンプの電源側
に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基づき上記
２次冷却水ポンプの回転数を駆動制御する第２のインバ
ータを備えたものである。

【００１０】また、請求項３に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項２において、その第１のインバータ
の制御応答に対して第２のインバータの制御応答が遅く
なるようにしたものである。

【００１１】また、請求項４に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、内部に１次冷却水路が形成され電力半導体
装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を行
う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で熱
交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路と
上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水配
管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換器
の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配管
路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの温
度が所定の設定値以上となったとき動作する温度リレ
ー、および上記２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上
記温度リレーからの動作信号により閉路するコンタクタ
を備えたものである。

【００１２】また、請求項５に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、内部に１次冷却水路が形成され電力半導体
装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を行
う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で熱
交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路と
上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水配
管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換器
の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配管
路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの温
度を検出する温度検出器、上記１次冷却水循環ポンプの
電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基づ
き上記１次冷却水循環ポンプの回転数を駆動制御するイ
ンバータ、上記冷却フィンの温度が所定の設定値以上と
なったとき動作する温度リレー、および上記２次冷却水
ポンプの電源側に挿入され上記温度リレーからの動作信
号により閉路するコンタクタを備えたものである。

【００１３】また、請求項６に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、内部に１次冷却水路が形成され電力半導体
装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を行
う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で熱
交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路と
上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水配
管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換器
の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配管
路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの温
度が所定の設定値以上となったとき動作する第１の温度
リレー、上記１次冷却水循環ポンプの電源側に挿入され
上記第１の温度リレーからの動作信号により閉路する第
１のコンタクタ、上記冷却フィンの温度が所定の設定値
以上となったとき動作する第２の温度リレー、および上
記２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上記第２の温度
リレーからの動作信号により閉路する第２のコンタクタ
を備えたものである。

【００１４】また、請求項７に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項６において、その第１の温度リレー
の動作温度に対して第２の温度リレーの動作温度が高く
なるようにしたものである。

【００１５】

【作用】この発明の請求項１に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、例えば、電力用半導体装置の負荷
が増大すると、その変化に速やかに追随して冷却フィン
の温度が上昇する。これに伴い、温度検出器からの検出
信号が上昇するので、インバータは急速にその出力周波
数を上昇させて２次冷却水ポンプの回転数を増大させ、
熱交換器の熱交換能力を増大させて１次冷却水の温度を
下降させる。

【００１６】また、請求項２に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、例えば、電力用半導体装置の負荷
が増大すると、その変化に速やかに追随して冷却フィン
の温度が上昇する。これに伴い、温度検出器からの検出
信号が上昇するので、第１および第２のインバータは共
に急速にその出力周波数を上昇させて１次および２次冷
却水ポンプの回転数を増大させる。従って、冷却フィン
における冷却能力および熱交換器における熱交換能力が
共に急速に増大して冷却フィンの温度上昇が抑制され
る。

【００１７】また、請求項３に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項２の場合において、１次冷却水系の
冷却能力増強が先行して実行され、その増強量の不足分
を補足するように２次冷却水系の冷却能力の増強が実行
される。

【００１８】また、請求項４に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、例えば、電力用半導体装置の負荷
が増大すると、その変化に速やかに追随して冷却フィン
の温度が上昇する。そして、この温度が設定値以上とな
ると温度リレーが動作してコンタクタが閉路され、それ
迄停止していた２次冷却水ポンプが起動して熱交換器の
熱交換能力が急速に立ち上がり、１次冷却水の温度が下
降する。

【００１９】また、請求項５に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、例えば、電力用半導体装置の負荷
が増大すると、その変化に速やかに追随して冷却フィン
の温度が上昇する。これに伴い、温度検出器からの検出
信号が上昇するので、インバータは急速にその出力周波
数を上昇させて１次冷却水循環ポンプの回転数を増大さ
せ、冷却フィンの冷却能力および熱交換器の熱交換量を
増大させて１次冷却水の温度を下降させる。この１次冷
却水系の冷却能力強化にかかわらず冷却フィンの温度が
上昇を続け設定値以上となると温度リレーが動作してコ
ンタクタが閉路され、それ迄停止していた２次冷却水ポ
ンプが起動して熱交換器の熱交換能力が急速に上昇し、
１次冷却水の温度が下降する。

【００２０】また、請求項６に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、例えば、電力用半導体装置の負荷
が増大すると、その変化に速やかに追随して冷却フィン
の温度が上昇する。そして、この温度が第１の温度リレ
ーの設定値以上となると同温度リレーが動作して第１の
コンタクタが閉路され、１次冷却水循環ポンプが起動
し、１次冷却水系の冷却能力が立ち上がる。また、冷却
フィンの温度が第２の温度リレーの設定値以上となると
同温度リレーが動作して第２のコンタクタが閉路され、
２次冷却水ポンプが起動し、２次冷却水系の冷却能力が
立ち上がる。

【００２１】また、請求項７に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項６の場合において、１次冷却水系の
冷却能力の立上げが先行して実行され、更に冷却フィン
の温度が上昇を続けたときに２次冷却水系の冷却能力の
立上げが実行される。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の実施例１による電力用半導
体装置全体の構成を示す系統接続図である。図におい
て、１は商用交流電源、２は交流遮断器、３は電源トラ
ンス、４は補機用電源トランス、５は冷却装置を含む電
力用半導体装置、６は電力用半導体装置５の出力により
駆動される負荷としての電動機である。

【００２３】次に、電力用半導体装置５について更に詳
しく説明する。７は電力用コンバータ装置で、図２
（１）に示すように、サイリスタ素子８をブリッジ構成
してなり、Ｕ、Ｖ、Ｗ端子から入力した商用３相交流電
力を直流電力に変換してＰ、Ｎ端子から電動機６に供給
する。９はサイリスタ素子８から発生する熱を冷却する
ための冷却フィンで、図２（２）にその概略構造を拡大
して示す。冷却フィン９は例えば銅材等の電気、熱の良
導体を使用し、内部に１次冷却水である純水１０が流通
する純水路１１が形成されている。そして、単位フィン
とサイリスタ素子８とを交互に重ね合わせ、両端から矢
印Ａに示すように適当な圧力を加えて相互間の電気的、
熱的接触を十分な程度に確保する構造となっている。

【００２４】図１に戻り、続けて冷却系統の構成を説明
する。１２は熱交換器で、純水（１次冷却水）１０と２
次冷却水である外水１３との間で熱交換を行う。冷却フ
ィン９は直接サイリスタ素子８に接触し、主回路電圧が
印加されることになるので、その内部を流通する冷却水
としては電気絶縁特性の良好な純水１０を使用し、しか
もその品質特性を維持する必要があるため閉回路内に封
入する構成とする。このため、熱交換器１２を備えた２
重冷却系を採用している訳である。

【００２５】１４は冷却フィン９の純水路１１と熱交換
器１２の純水路とを連通する純水配管路１５に挿入され
た純水循環ポンプ、１６は熱交換器１２の外水路に外水
１３を供給する外水配管路１７に挿入された外水ポンプ
である。１８および１９は冷却フィン９の温度を検出す
るそれぞれ第１および第２の温度検出器、２０は補機用
電源トランス４と純水循環ポンプ１４との間に挿入され
た第１のインバータで、第１の温度検出器１８からの検
出信号に基づき純水循環ポンプ１４の回転数を駆動制御
する。２１は補機用電源トランス４と外水ポンプ１６と
の間に挿入された第２のインバータで、第２の温度検出
器１９からの検出信号に基づき外水ポンプ１６の回転数
を駆動制御する。

【００２６】次に動作について説明する。今、電力用コ
ンバータ装置７が定格以下の軽負荷で運転しているとき
には、サイリスタ素子８から発生する熱量も小さい。従
って、温度検出器１８、１９で検出される冷却フィン９
の温度も低下しこれに応じてインバータ２０、２１の出
力周波数も減少し純水循環ポンプ１４および外水ポンプ
１６の回転数が低下、純水１０の循環量および外水１３
の使用量が共に低減する。これは、冷却フィン９の温度
が所定の設定値未満のところでバランス状態となる。即
ち、電力用コンバータ装置７が軽負荷のときは、それに
応じて純水循環ポンプ１４および外水ポンプ１６の入
力、従って補機電力が節減でき、外水１３の使用量も抑
制することができ、いわゆる省エネ運転が実現する。

【００２７】ここで、電力用コンバータ装置７の負荷が
増大すると、これに応じてサイリスタ素子８の発生熱が
急増するが、純水１０はその熱容量が大きいことからそ
の温度は比較的緩やかに上昇する。前述した通り、従来
の水冷式冷却装置ではこの冷却水（純水）の温度を検出
してインバータを制御していたため、この方式を半導体
素子の冷却にそのまま適用すると半導体素子の温度保護
が十分図り得ない。即ち、サイリスタ素子８の発生熱の
増大によりその温度は急速に上昇し、純水１０の温度が
大きく上昇する迄に、熱的破壊に至るからである。

【００２８】しかし、この発明においては、図１に示し
たように、サイリスタ素子８と直接接触して熱的にサイ
リスタ素子８に近い挙動をとる冷却フィン９の温度を検
出し、インバータ２０、２１により純水循環ポンプ１４
および外水ポンプ１６の回転数を直ちに増大させ、冷却
フィン９および熱交換器１２での冷却、交換能力を急速
に大幅に増大させる。ちなみに、一般的に、純水１０の
熱時定数は十〜数十分のオーダであるのに対し、冷却フ
ィン９のそれは数十秒のオーダであり、格段に応答速度
が高い。この結果、負荷増大に伴う冷却フィン９の温度
上昇は急速に抑制され、この冷却フィン９によって直接
冷却されるサイリスタ素子８の熱的な保護が確実になさ
れる訳である。

【００２９】実施例２．なお、第１のインバータ２０の
制御応答に対して第２のインバータ２１の制御応答が遅
くなるよう、両者の制御応答のレベルに差を設けるよう
にしてもよい。この場合には、純水１０の冷却系の冷却
能力増強が先行して実行され、その増強量の不足分を補
足するように外水１３の冷却系の冷却能力の増強が実行
される。従って、例えば、短時間の負荷増大がある頻度
で予想されるような負荷パターンの場合には、上記のよ
うな設定とすることにより、とくに外水１３の使用量を
効率的に節減できる利点がある。

【００３０】実施例３．図３はこの発明の実施例３によ
る電力用半導体装置全体の構成を示す系統接続図であ
る。図１と同一部分は同一の符号を付して説明を省略す
る。図において、２２および２３は冷却フィン９の温度
が所定の設定値以上となったとき動作するそれぞれ第１
および第２の温度リレー、２４は補機用電源トランス４
と純水循環ポンプ１４との間に挿入された第１のコンタ
クタで、第１の温度リレー２２からの動作信号で閉路す
る。２５は補機用電源トランス４と外水ポンプ１６との
間に挿入された第２のコンタクタで、第２の温度リレー
２３からの動作信号で閉路する。

【００３１】次に動作について説明する。冷却フィン９
の構造、更には冷却水系の構成によっては、純水１０を
強制的に循環させなくても冷却フィン９に一定量の冷却
能力をもたせることが可能である。実施例３はこのよう
な状況を前提としており負荷が小さく、冷却フィン９の
いわば自冷容量でサイリスタ素子８を冷却可能な範囲に
おいては、純水循環ポンプ１４と外水ポンプ１６とは共
に停止している。負荷が増大し、冷却フィン９の温度が
上昇して温度リレー２２、２３が動作すると、コンタク
タ２４、２５が閉路し、純水循環ポンプ１４および外水
ポンプ１６が起動され、冷却能力が大幅に増大する。

【００３２】例えば、軽負荷が比較的長時間継続するこ
とが想定されるような負荷パターンの場合に特に有効
で、補機電力、外水使用量の大幅な節減が可能となる。
また、インバータに比較して、機器が簡便安価となる。
冷却能力の連続的な制御は不可能であるが、熱応答の高
い冷却フィン９の温度を検出し、この検出信号に基づき
冷却能力を制御している点で既述実施例と差はなく、サ
イリスタ素子８の熱的保護を確実に達成することができ
る。

【００３３】実施例４．なお、第１の温度リレー２２の
動作温度に対して第２の温度リレー２３の動作温度が高
くなるよう、両者の動作設定温度に差を設けるようにし
てもよい。この場合には、純水１０の冷却系の冷却能力
の立上げが先行して実行され、更に冷却フィン９の温度
が上昇を続けたとき外水１３の冷却系の立上げが実行さ
れる。従って、負荷変動のパターンによっては、補機電
力、外水使用量の一層の節減が実現する。

【００３４】実施例５．以下は、以上の実施例で採用し
たインバータおよびコンタクタの組み合わせ方式を種々
変形させたものである。図４はこの実施例５による電力
用半導体装置５を示すもので、この実施例では、外水ポ
ンプ１６を回転駆動するインバータ２１Ａとこのインバ
ータ２１Ａに制御信号である温度検出信号を送出する温
度検出器１９Ａとを設けている。２６はマニアルで開閉
操作されるコンタクタである。

【００３５】実施例５では、純水循環ポンプ１４は常時
商用電源の供給を受けて定格運転を行い、純水１０を循
環させ冷却フィン９を介してサイリスタ素子８を冷却す
る。従って、負荷変動に基づく冷却能力の制御は、もっ
ぱら温度検出器１９Ａからの検出信号で動作するインバ
ータ２１Ａにより外水ポンプ１６の回転数を制御するこ
とで行う。以上により、外水ポンプ１６の電力節減と外
水１３の使用量の節減が可能となる。

【００３６】実施例６．図５はこの発明の実施例６によ
る電力用半導体装置５を示すもので、実施例５（図４）
で、その温度検出器１９Ａおよびインバータ２１Ａに替
わって温度リレー２３Ａおよびコンタクタ２５Ａを設け
たものである。従って、簡便安価な構成で外水ポンプ１
６の電力節減と外水１３の使用量の節減が可能となる。

【００３７】実施例７．図６はこの発明の実施例７によ
る電力用半導体装置５を示すものである。純水冷却系で
は温度検出器１８Ｂおよびインバータ２０Ｂを設けて冷
却フィン９の温度に基づき純水循環ポンプ１４の回転数
を制御する。また、外水冷却系では温度リレー２３Ｂお
よびコンタクタ２５Ｂを設けて冷却フィン９の温度が設
定値を越えたとき外水ポンプ１６を起動する。従って、
発熱源に近い純水冷却系では、インバータ２０Ｂにより
その冷却能力の連続的な制御が可能で、負荷変動による
冷却フィン９の温度変化に遂一追従して木目の細かい補
機電力の節減を追求する。一方、外水冷却系では簡便安
価な構成で、可能な補機電力、外水使用量の節減を図
る。

【００３８】実施例８．なお、以上の各実施例では、電
力用半導体装置としてサイリスタ素子を使用した電力用
コンバータ装置の場合について説明したが、半導体素子
としてはサイリスタ素子に限らず、パワートランジスタ
やＧＴＯ等であってもよく、また、電力用半導体装置と
してもコンバータ装置に限らずインバータ装置等であっ
てもよい。更に、１次冷却水も純水に限られる訳ではな
く、天然油や合成油等も含む液状冷媒をすべて包含する
概念とする。

【００３９】

【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
る電力用半導体装置の冷却装置においては、特に、冷却
フィンの温度を検出する温度検出器および２次冷却水ポ
ンプの電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号
に基づき上記２次冷却水ポンプの回転数を駆動制御する
インバータを備えたので、半導体素子を温度的に確実に
保護するとともに、２次冷却水ポンプの電力および２次
冷却水の使用量の木目細かい節減が実現する。

【００４０】また、請求項２に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、特に、冷却フィンの温度を検出す
る温度検出器、１次冷却水循環ポンプの電源側に挿入さ
れ上記温度検出器からの検出信号に基づき上記１次冷却
水循環ポンプの回転数を駆動制御する第１のインバー
タ、および２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上記温
度検出器からの検出信号に基づき上記２次冷却水ポンプ
の回転数を駆動制御する第２のインバータを備えたの
で、半導体素子を温度的に確実に保護するとともに、各
ポンプ補機電力および２次冷却水の使用量の木目細かい
節減が実現する。

【００４１】また、請求項３に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項２において、第１のインバータの制
御応答に対して第２のインバータの制御応答が遅くなる
ようにしたので、負荷変動のパターンによっては上記節
減が一層効率的になされる。

【００４２】また、請求項４に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、特に、冷却フィンの温度が所定の
設定値以上となったとき動作する温度リレー、および２
次冷却水ポンプの電源側に挿入され上記温度リレーから
の動作信号により閉路するコンタクタを備えたので、半
導体素子を温度的に確実に保護するとともに、簡便安価
な構成で、２次冷却水ポンプの電力および２次冷却水の
使用量の節減が可能となる。

【００４３】また、請求項５に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、特に、冷却フィンの温度を検出す
る温度検出器、１次冷却水循環ポンプの電源側に挿入さ
れ上記温度検出器からの検出信号に基づき上記１次冷却
水循環ポンプの回転数を駆動制御するインバータ、上記
冷却フィンの温度が所定の設定値以上となったとき動作
する温度リレー、および２次冷却水ポンプの電源側に挿
入され上記温度リレーからの動作信号により閉路するコ
ンタクタを備えたので、半導体素子を温度的に確実に保
護するとともに、比較的簡便安価な構成で、各ポンプ補
機電力および２次冷却水の使用量の節減が実現する。

【００４４】また、請求項６に係る電力用半導体装置の
冷却装置においては、特に、冷却フィンの温度が所定の
設定値以上となったとき動作する第１の温度リレー、１
次冷却水循環ポンプの電源側に挿入され上記第１の温度
リレーからの動作信号により閉路する第１のコンタク
タ、上記冷却フィンの温度が所定の設定値以上となった
とき動作する第２の温度リレー、および２次冷却水ポン
プの電源側に挿入され上記第２の温度リレーからの動作
信号により閉路する第２のコンタクタを備えたので、半
導体素子を温度的に確実に保護するとともに、簡便安価
な構成で、各ポンプ補機電力および２次冷却水の使用量
の節減が可能となる。

【００４５】また、請求項７に係る電力用半導体装置の
冷却装置は、請求項６において、第１の温度リレーの動
作温度に対して第２の温度リレーの動作温度が高くなる
ようにしたので、負荷変動のパターンによっては上記節
減がより効率的になされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による電力用半導体装置
全体の構成を示す系統接続図である。

【図２】 図１の電力用コンバータ装置７およびそのサ
イリスタ素子８を冷却する冷却フィン９の構成を示す図
である。

【図３】 この発明の実施例３による電力用半導体装置
全体の構成を示す系統接続図である。

【図４】 この発明の実施例５による電力用半導体装置
全体の構成を示す系統接続図である。

【図５】 この発明の実施例６による電力用半導体装置
全体の構成を示す系統接続図である。

【図６】 この発明の実施例７による電力用半導体装置
全体の構成を示す系統接続図である。

【符号の説明】

１ 商用交流電源、５ 電力用半導体装置、７ 電力用
コンバータ装置、８ サイリスタ素子、９ 冷却フィ
ン、１０ 純水、１１ 純水路、１２ 熱交換器、１３
外水、１４ 純水循環ポンプ、１５ 純水配管路、１
６ 外水ポンプ、１７ 外水配管路、１８，１８Ｂ，１
９，１９Ａ 温度検出器、２０，２０Ｂ，２１，２１Ａ
インバータ、２２，２３，２３Ａ，２３Ｂ 温度リレ
ー、２４，２５，２５Ａ，２５Ｂ コンタクタ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に１次冷却水路が形成され電力半導
   体装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を
   行う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で
   熱交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路
   と上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水
   配管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換
   器の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配
   管路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの
   温度を検出する温度検出器、および上記２次冷却水ポン
   プの電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に
   基づき上記２次冷却水ポンプの回転数を駆動制御するイ
   ンバータを備えた電力用半導体装置の冷却装置。
2. 【請求項２】 内部に１次冷却水路が形成され電力半導
   体装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を
   行う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で
   熱交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路
   と上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水
   配管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換
   器の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配
   管路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの
   温度を検出する温度検出器、上記１次冷却水循環ポンプ
   の電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基
   づき上記１次冷却水循環ポンプの回転数を駆動制御する
   第１のインバータ、および上記２次冷却水ポンプの電源
   側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基づき上
   記２次冷却水ポンプの回転数を駆動制御する第２のイン
   バータを備えた電力用半導体装置の冷却装置。
3. 【請求項３】 第１のインバータの制御応答に対して第
   ２のインバータの制御応答が遅くなるようにしたことを
   特徴とする請求項２記載の電力用半導体装置の冷却装
   置。
4. 【請求項４】 内部に１次冷却水路が形成され電力半導
   体装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を
   行う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で
   熱交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路
   と上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水
   配管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換
   器の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配
   管路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの
   温度が所定の設定値以上となったとき動作する温度リレ
   ー、および上記２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上
   記温度リレーからの動作信号により閉路するコンタクタ
   を備えた電力用半導体装置の冷却装置。
5. 【請求項５】 内部に１次冷却水路が形成され電力半導
   体装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を
   行う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で
   熱交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路
   と上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水
   配管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換
   器の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配
   管路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの
   温度を検出する温度検出器、上記１次冷却水循環ポンプ
   の電源側に挿入され上記温度検出器からの検出信号に基
   づき上記１次冷却水循環ポンプの回転数を駆動制御する
   インバータ、上記冷却フィンの温度が所定の設定値以上
   となったとき動作する温度リレー、および上記２次冷却
   水ポンプの電源側に挿入され上記温度リレーからの動作
   信号により閉路するコンタクタを備えた電力用半導体装
   置の冷却装置。
6. 【請求項６】 内部に１次冷却水路が形成され電力半導
   体装置の半導体素子と接触して上記半導体素子の冷却を
   行う冷却フィン、上記１次冷却水と２次冷却水との間で
   熱交換を行う熱交換器、上記冷却フィンの１次冷却水路
   と上記熱交換器の１次冷却水路とを連通する１次冷却水
   配管路に挿入された１次冷却水循環ポンプ、上記熱交換
   器の２次冷却水路に２次冷却水を供給する２次冷却水配
   管路に挿入された２次冷却水ポンプ、上記冷却フィンの
   温度が所定の設定値以上となったとき動作する第１の温
   度リレー、上記１次冷却水循環ポンプの電源側に挿入さ
   れ上記第１の温度リレーからの動作信号により閉路する
   第１のコンタクタ、上記冷却フィンの温度が所定の設定
   値以上となったとき動作する第２の温度リレー、および
   上記２次冷却水ポンプの電源側に挿入され上記第２の温
   度リレーからの動作信号により閉路する第２のコンタク
   タを備えた電力用半導体装置の冷却装置。
7. 【請求項７】 第１の温度リレーの動作温度に対して第
   ２の温度リレーの動作温度が高くなるようにしたことを
   特徴とする請求項６記載の電力用半導体装置の冷却装
   置。